◎王慶偉

縱觀我國機(jī)器人教育的發(fā)展，機(jī)器人競(jìng)賽無疑是推動(dòng)機(jī)器人教育的重要?jiǎng)恿Γ惨l(fā)了各學(xué)校開展機(jī)器人活動(dòng)的熱潮。然而，機(jī)器人教育興盛發(fā)展的同時(shí)，機(jī)器人教學(xué)的狀況卻明顯滯后，目前，只有極少數(shù)地區(qū)和學(xué)校將機(jī)器人教學(xué)納入正規(guī)的課堂教學(xué)。［1］同時(shí)，在機(jī)器人教學(xué)方面，現(xiàn)階段的機(jī)器人教育既沒有規(guī)范統(tǒng)一的教材，亦缺乏系統(tǒng)科學(xué)的教學(xué)模式。從另一個(gè)方面講，機(jī)器人教學(xué)又具有極大的開放性極。從機(jī)器人的搭建到整個(gè)方案的解決，可以充分激發(fā)學(xué)生的潛能，讓學(xué)生自由的發(fā)揮他們的想象力和創(chuàng)作力，對(duì)于提高學(xué)生的綜合能力、培養(yǎng)其開放思維和團(tuán)隊(duì)意識(shí)會(huì)起到重要作用。因此，機(jī)器人教學(xué)必須打破常規(guī)教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的提出與普及為機(jī)器人教學(xué)提供了一種新思路。

FCM最早產(chǎn)生于美國，是“Flipped Class Model”的簡稱，通常被翻譯成“翻轉(zhuǎn)課堂”、“反轉(zhuǎn)課堂”或“顛倒課堂”，或者稱為“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式”。其基本思路是：把傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程翻轉(zhuǎn)過來，讓學(xué)習(xí)者在課外時(shí)間完成針對(duì)知識(shí)點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，課堂則變成了教師與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，主要用于解答疑惑、匯報(bào)討論，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。［2］與傳統(tǒng)課堂相比，反轉(zhuǎn)課堂更能體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、學(xué)校開展機(jī)器人教學(xué)研究的現(xiàn)狀

學(xué)校一直高度重視機(jī)器人科技創(chuàng)新活動(dòng)，從2005年建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室以來，機(jī)器人教育規(guī)模逐年擴(kuò)大，曾開展有VEX、FTC、綜合技能、足球、FLL等機(jī)器人科技創(chuàng)新項(xiàng)目。特別是機(jī)器人選修課開設(shè)以來，參與機(jī)器人學(xué)習(xí)的學(xué)生越來越多，活動(dòng)開展已趨于常規(guī)化，曾多次參加青少年機(jī)器人世錦賽、全國機(jī)器人比賽、四川省機(jī)器人比賽。共獲得世界性獎(jiǎng)勵(lì)3次，全國一等獎(jiǎng)15次，四川省一等獎(jiǎng)50次，取得了豐碩的成果，同時(shí)也積累了豐富的機(jī)器人教育資源。本文結(jié)合學(xué)校歷年開展機(jī)器人教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，嘗試探索一種新型的機(jī)器人課堂教學(xué)模式。

二、反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用模型

教學(xué)模式都有其特定的邏輯步驟和操作程序，或者說是應(yīng)用模型，它規(guī)定著在整個(gè)教學(xué)過程中，教師和學(xué)生先做什么、后做什么，各個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)。翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化的顛倒。將傳統(tǒng)課堂中知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)移至課外完成，知識(shí)的內(nèi)化則由原先主要集中在課外作業(yè)的活動(dòng)轉(zhuǎn)移至課堂中的學(xué)習(xí)活動(dòng)。［3］美國富蘭克林學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的Robert Talbert教授經(jīng)過多年應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)總結(jié)出翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)構(gòu)。根據(jù)Robert Talbert的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)圖，翻轉(zhuǎn)課堂操作程序分成課前和課中兩個(gè)階段，在課前階段分為觀看教學(xué)視頻和針對(duì)性的實(shí)踐練習(xí)兩個(gè)環(huán)節(jié)，在課中階段分為快速少量的測(cè)評(píng)、解決問題并促使知識(shí)內(nèi)化和總結(jié)、反饋等三個(gè)環(huán)節(jié)。［4］

在Robert Talbert教授對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂研究的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的理念、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，遵循機(jī)器人教學(xué)的特點(diǎn)，構(gòu)建出翻轉(zhuǎn)課堂在中學(xué)機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用模型。此教學(xué)應(yīng)用模型體現(xiàn)在“以學(xué)生為中心”的教育理念基礎(chǔ)上，尊重學(xué)生的主體性地位，強(qiáng)調(diào)教師的引導(dǎo)作用，同時(shí)關(guān)注模型在課程應(yīng)用中的可操作性。該模型主要由課前、課中、課后三個(gè)階段組成，每個(gè)階段分別由教師活動(dòng)和學(xué)生活動(dòng)兩部分組織，強(qiáng)調(diào)利用信息技術(shù)環(huán)境支持的師生互動(dòng)活動(dòng)，并詳細(xì)描述了在教學(xué)應(yīng)用中的具體步驟和各活動(dòng)之間的關(guān)系。

1.課前應(yīng)用階段

（1）教師活動(dòng)部分

①教學(xué)內(nèi)容分析。教師在上課之前要進(jìn)行有效的教學(xué)設(shè)計(jì)，根據(jù)每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，并結(jié)合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，制定適合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)目標(biāo)，即把一個(gè)綜合性的目標(biāo)細(xì)化成許多小的、分散性的目標(biāo)。目標(biāo)在描述時(shí)盡可能分層次，從而體現(xiàn)結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)，說明哪些是課前應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，哪些是課堂中應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，那些是課后應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。

②學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)。教師在課前要進(jìn)行學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。硬件壞境是指學(xué)生用的電腦和機(jī)器人搭建過程中的各種器材等；軟件環(huán)境是指學(xué)生編寫程序用的軟件和網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。

③任務(wù)清單制作。學(xué)習(xí)任務(wù)清單，是教師設(shè)計(jì)的幫助學(xué)生在課前明確自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容、目標(biāo)和方法，并提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，以表單為呈現(xiàn)方式的學(xué)習(xí)路徑文件包。問題設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)任務(wù)單清單設(shè)計(jì)的核心，是把傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)灌輸轉(zhuǎn)化為任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向的自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的根本所在。教師要把教學(xué)重難點(diǎn)或其它知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為問題提出來，使學(xué)生在解決問題的同時(shí)把握教學(xué)重難點(diǎn)或其它知識(shí)點(diǎn)，從而培養(yǎng)學(xué)生解決問題和舉一反三的能力。制作好后，上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上面。

④微課視頻制作。微課視頻的制作在整個(gè)翻轉(zhuǎn)課堂中占有重要地位，微視頻時(shí)間不要超過10分鐘，內(nèi)容只包含一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，并能很好地解決一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)或是疑難點(diǎn)。制作好后，上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上面。

（2）學(xué)生活動(dòng)部分

①研究任務(wù)清單。學(xué)生在課前要完成任務(wù)清單的研習(xí)，明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)、內(nèi)容以及核心問題。并且要把任務(wù)清單的研究放在首位，帶著問題進(jìn)行新知預(yù)習(xí)。

②閱讀校本教材。機(jī)器人校本教材是我校機(jī)器人教練團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合學(xué)校學(xué)生的興趣特點(diǎn)自主開發(fā)的校本課程。學(xué)生通過課前校本教材的學(xué)習(xí)，能夠提前了解上課的重點(diǎn)、難點(diǎn)，回顧已學(xué)知識(shí)，了解背景知識(shí)。

③觀看微課視頻。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)觀看教師提供的教學(xué)視頻或其他形式的學(xué)習(xí)材料開展學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)收獲進(jìn)行記錄，并利用交流平臺(tái)提出問題。

④自主預(yù)習(xí)新知。通過第一階段的預(yù)習(xí)，學(xué)生要嘗試回答這五個(gè)問題：“我知道什么？”“我想學(xué)什么？”“我發(fā)現(xiàn)了什么問題？”“我已經(jīng)學(xué)會(huì)了什么？我如何學(xué)會(huì)的？”，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，及時(shí)的反饋給教師。

2.課中應(yīng)用階段

（1）教師活動(dòng)部分。

①任務(wù)解析。翻轉(zhuǎn)課堂的任務(wù)強(qiáng)調(diào)細(xì)化，即教師要把一綜合綜合型的任務(wù)細(xì)化成許多小的、分散性的小任務(wù)。任務(wù)在描述或者解析時(shí)要盡可能的聯(lián)系實(shí)際情況，方便學(xué)生進(jìn)行理解。

②分工協(xié)作。教師根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)將學(xué)生進(jìn)行分組，一般小組規(guī)模不能太大，控制在5人以內(nèi)，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生要明確小組任務(wù)、相互支持和配合、并能對(duì)活動(dòng)成效進(jìn)行評(píng)價(jià)。

③教師輔導(dǎo)。在翻轉(zhuǎn)課堂上，教師的角色成為了學(xué)生學(xué)習(xí)的輔助者或指導(dǎo)者。教師要全面監(jiān)控學(xué)生任務(wù)完成的進(jìn)度，針對(duì)個(gè)別學(xué)生提出的疑難問題，教師單獨(dú)解，而對(duì)于學(xué)生普遍存在的問題，進(jìn)行集中講解，采用分層教學(xué)，教師重點(diǎn)是幫助學(xué)生解決疑難問題，并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果給予及時(shí)的反饋評(píng)價(jià)。

④評(píng)價(jià)反饋。教師對(duì)小組完成任務(wù)的質(zhì)量、效率進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋。評(píng)價(jià)對(duì)象主要以小組為單位，評(píng)價(jià)結(jié)果盡可能等級(jí)化。

（2）學(xué)生活動(dòng)部分。

①微課助學(xué)。微課助學(xué)應(yīng)貫穿于整個(gè)課堂中，學(xué)生則是通過自主學(xué)習(xí)和合作交流學(xué)習(xí)相結(jié)合，適時(shí)利用“微課”幫助學(xué)生解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)和易混淆點(diǎn)，完成知識(shí)內(nèi)化，強(qiáng)化學(xué)習(xí)興趣，針對(duì)實(shí)操步驟記不清的地方，可以借助“微課”視頻，邊看演示內(nèi)容邊自己動(dòng)手實(shí)操，在探究中發(fā)現(xiàn)問題、手腦并用，尋求解決問題的方案。

②協(xié)作學(xué)習(xí)。在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生通過協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)展個(gè)體的思維能力，增強(qiáng)學(xué)生個(gè)體之間的溝通能力及學(xué)生相互之間的包容能力。具體操作包括：小組內(nèi)要進(jìn)行明確的任務(wù)分工，明確小組任務(wù)、相互支持和配合、并能對(duì)活動(dòng)成效進(jìn)行評(píng)價(jià)。如果涉及的問題比較小，可以先進(jìn)行個(gè)體自主探究，然后在小組內(nèi)相互交流成果。

③交流匯報(bào)。學(xué)生經(jīng)過獨(dú)立探索、協(xié)作學(xué)習(xí)之后，完成個(gè)人或者小組的成果集錦。學(xué)生需要在課堂上進(jìn)行匯報(bào)、交流學(xué)習(xí)體驗(yàn)、分享作品制作的成功和喜悅。

④小組評(píng)價(jià)。小組內(nèi)的評(píng)價(jià)包含自評(píng)和他評(píng)，主要指標(biāo)應(yīng)包含活躍度、參與度、個(gè)人素質(zhì)、領(lǐng)導(dǎo)力等，意在促進(jìn)小組合作的積極性。進(jìn)行測(cè)評(píng)時(shí)，一定要組織好各組學(xué)生，規(guī)范有序進(jìn)行。

3.課后應(yīng)用階段

（1）教師活動(dòng)部分。

①教師反思。在課后，教師需要進(jìn)行課后反思，經(jīng)過學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課堂上發(fā)現(xiàn)的問題，反思在微課和研學(xué)案的制作中還存在什么問題，需要如何改進(jìn)。

②跟蹤指導(dǎo)。通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)（教學(xué)論壇、QQ群、微信群）對(duì)部分學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的跟蹤指導(dǎo)。

③分享發(fā)布。通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)（教學(xué)論壇、QQ群、微信群），分享優(yōu)秀學(xué)生的成功案例；激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)作更為優(yōu)秀的作品。

④總結(jié)叫輪流。通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)（教學(xué)論壇、QQ群、微信群）與學(xué)生課后交流，及時(shí)反饋學(xué)生發(fā)現(xiàn)的新問題，并總結(jié)教學(xué)的成果、存在的不足和改進(jìn)的措施。

（2）學(xué)生活動(dòng)部分。

①學(xué)生反思。學(xué)生也要反思自己上課的收獲和存在的問題，對(duì)沒有熟練的內(nèi)容借助微課視頻幫助學(xué)生復(fù)習(xí)，鞏固重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)、易混淆點(diǎn)，通過擴(kuò)展學(xué)習(xí)、遷移應(yīng)用、查漏補(bǔ)缺，引出后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)化對(duì)教學(xué)內(nèi)容的記憶。

②深化創(chuàng)新。機(jī)器人教育一項(xiàng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的活動(dòng)，學(xué)生在課后需要進(jìn)一步思考自己作品的創(chuàng)新點(diǎn)。

③任務(wù)完善。通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)（教學(xué)論壇、QQ群、微信群），獲取教師和其他小組的幫助，完善自己的作品和創(chuàng)作。

④工程日志。在每次課后，學(xué)生需要提交工程日志。工程日志主要記錄了學(xué)生在整個(gè)機(jī)器人學(xué)習(xí)過程中遇到的困難，學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)，獲得的收獲等。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)用模式的特點(diǎn)

1.提升了學(xué)生的問題意識(shí) 一節(jié)課，學(xué)生是帶著問題來，又并帶著問題開始新的探索。課上解決的問題，也是學(xué)生提出、自主解決問題的，而不是老師人為安排的。置身于這樣課堂中，學(xué)生的學(xué)習(xí)是充滿著活力的，學(xué)生的思維極具活躍的。學(xué)生之間在提出問題、解決問題的過程鍛煉了思維能力，積累了基本數(shù)學(xué)思維活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。

2.使互動(dòng)交流成為可能 在問題解決環(huán)節(jié)，教師注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行組與組的問題講解，極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極。心理學(xué)上講，學(xué)生是很愿意當(dāng)“小老師”給別人講題的，這樣的課堂滿足了學(xué)生的基本心理需求。給學(xué)生帶來興趣的同時(shí)，也促使了課堂中生與生之間不同觀點(diǎn)的碰撞。學(xué)生在互動(dòng)交流、質(zhì)疑問難中實(shí)現(xiàn)了信息的共享、思維的碰撞。課堂上，既關(guān)注到了不同學(xué)生的差異，也為不同層次的學(xué)生自身基于基礎(chǔ)的提升提供了可能。

3.拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)空間 課堂翻轉(zhuǎn)之后，有之前視頻在線學(xué)習(xí)，課上解決學(xué)生的疑惑點(diǎn)，還有課后教師預(yù)留下探究的問題。這樣就無形當(dāng)中拓寬了學(xué)習(xí)的空間，將課前學(xué)習(xí)、課中學(xué)習(xí)、課后學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合與補(bǔ)充。由于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，教師課前就已經(jīng)掌握了學(xué)生關(guān)注點(diǎn)，為課上有針對(duì)性的講解與討論提供可能；因?yàn)閿?shù)學(xué)知識(shí)具有系統(tǒng)性，臨近課下提出下節(jié)課的研究問題，為學(xué)生課下的學(xué)習(xí)提供可能。課堂學(xué)習(xí)的空間因?yàn)橛姓n前的在線學(xué)習(xí)和課后的問題探索拓寬了，實(shí)際上，拓寬了的不僅僅課堂的空間，還拓寬了學(xué)生數(shù)學(xué)思維。

4.生成資源取代了預(yù)設(shè)性資源 由于不同的學(xué)生面對(duì)同一個(gè)問題，會(huì)有不同的疑惑，因此課前的預(yù)設(shè)就不一定是學(xué)生關(guān)注的。這對(duì)教師是個(gè)挑戰(zhàn)，教師需要了解學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)心理，同時(shí)還要精通本節(jié)課，甚至是本單元、本次的知識(shí)。否則的話，面對(duì)學(xué)生的問題，教師將會(huì)無所適從。

5.評(píng)價(jià)方式能加的多元化 評(píng)價(jià)要強(qiáng)調(diào)內(nèi)容多樣化，評(píng)價(jià)內(nèi)容不僅關(guān)注學(xué)生的知識(shí)和技能的獲得情況，更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的過程、方法，以及相應(yīng)的情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面的發(fā)展。改變單一由教師評(píng)價(jià)學(xué)生的狀況，將教師的評(píng)價(jià)與學(xué)生的自我評(píng)價(jià)小組評(píng)價(jià)相結(jié)合，注意使學(xué)生評(píng)價(jià)成為管理者、教師、學(xué)生共同積極參與的交互活動(dòng)，也就是落實(shí)評(píng)價(jià)主體的多樣化。